グルタミン酸作動性化学伝達を支えるシナプス小胞型輸送体の構造と機能

• 研究課題/領域番号: 15590060
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生物系薬学
• 研究機関: 岡山大学
• 研究代表者: 大塚 正人 岡山大学, 自然生命科学研究支援センターゲノムプロテオーム解析部門, 助手 (30243489)
• 研究期間 (年度): 2003 – 2004
• 研究課題ステータス: 完了 (2004年度)
• 配分額: 3,500千円 (直接経費: 3,500千円); 2004年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円); 2003年度: 2,300千円 (直接経費: 2,300千円)
• キーワード: グルタミン酸 / 膜タンパク質 / トポロジー / トランスポーター

研究概要

小胞型グルタミン酸トランスポーター・VGLUT2の構造・機能を明らかにするために、以下の項目の研究を行った。
(1)VGLUT2の基質認識・エネルギー共役に関与するアミノ酸残基の同定:
VGLUT2には他の輸送体にはないversatility(多芸性)という特性がある。すなわち、シナプス小胞においては生理的条件下での基質はグルタミン酸でありプロトンとの逆輸送活性を示すが、カエル卵にcDNAを注入し原形質膜上に発現した場合はリン酸を基質とし、Na^+との共輸送活性を示す。実際、VGLUT2はNa^+依存性無機リン酸輸送体と似た一次構造を持っている。この輸送特性を理解することが、タンパクとしてのVGLUT2の理解に重要である。今年度の研究では、VGLUT2の推定膜貫通領域に存在する極性アミノ酸残基の点変異体を作成し、そのグルタミン酸輸送活性、無機リン酸輸送活性に影響を与える点変異体をいくつか得た。現在その活性について詳細な検討を行っている。
(2)VGLUT2のトポロジー解析:
VGLUT2のカルボキシル末端、アミノ末端、及びループ領域に対する特異抗体を作成した。これらの抗体とシナプス小胞や再構成リポソームを用いてVGLUT2のトポロジーを明らかにした。具体的には、VGLUT2は12回膜貫通型の膜タンパクとして考えられ、N末端及びC末端を細胞質側に突出した形で存在していることを明らかにしている。
これらの新たに明らかになった事実は、今後VGLUT2の構造と機能を明らかにする上で非常に有益な情報である。また、少量・多種類の輸送体を組み込んだリポソームを用いた再構成実験を行って、VGLUT2の構造と機能についてより詳細な情報を取得中である。

研究成果

• [雑誌論文] Transmembranc Topology of Vesicular Glutamate Transporter 2 (2006)
  • 著者名/発表者名: Jung SK, Morimoto R, Otsuka M, Omote H.
  • 雑誌名: Biol. Pham. Bull. 29(3) ページ: 547-549
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] A human transporter protein that mediates the final excretion step for toxic organic cation (2006)
  • 著者名/発表者名: Otsuka M, Matsumoto T, Morimoto R, Arioka S, Omote H, Moriyama Y
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad Sci. USA. 02(50) ページ: 17923-17928
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Transmembrane Topology of Vesicular Glutamate Transporter 2 (2006)
  • 著者名/発表者名: Jung, S.K., Morimoto, R., Otsuka, M., Omote, H.
  • 雑誌名: Biol.Pharm.Bull.Mar 29(3) ページ: 547-549
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Vesicular storage and secretion of L-glutamate from glucagon-like peptide 1-secreting clonal intestinal L cells. (2006)
  • 著者名/発表者名: Uehara S, Jun S.K, Morimoto R, Arioka S, Miyaji T, Juge N, Hiasa M, Ishimura A, Otsuka M, Yamamoto A, Maechler P, Moriyama Y.
  • 雑誌名: J Neurochem. 96(2) ページ: 550-560
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Identification of essential amino acid residues of the NorM Na+/multidrug antiporter in Vibrio parahaemolyticus (2005)
  • 著者名/発表者名: Otsuka M, Yasuda M, Morita Y, Otsuka C, Tsuchiya T, Omote H, Moriyama Y.
  • 雑誌名: J Bacteriol. ページ: 1552-1558
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] From the Cover : A human transporter protein that mediates the final excretion step for toxic organic cation. (2005)
  • 著者名/発表者名: Otsuka M, Matsumoto T, Morimoto R, Arioka S, Omote H, Moriyama Y
  • 雑誌名: Proc.Natl.Acad.Sci. U S A. 02(50) ページ: 17923-17928
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Identification of essential amino acid residues of the NorM Na+/multidrug antiporter in Vibrio parahaemolyticus. (2005)
  • 著者名/発表者名: Otsuka M, Yasuda M, Morita Y, Otsuka C, Tsuchiya T, Omote H, Moriyama Y.
  • 雑誌名: J Bacteriol. ページ: 1552-1558
• [雑誌論文] Metabotropic Glutamate Receptor Type 4 is Involved in Auto-inhibitory Cascade for Glucagon by a Cells of Islet Langerhans (2004)
  • 著者名/発表者名: S.Uehara, A.Muroyama, N.Echigo, R.Morimoto, M.Otsuka, S.Yatsushiro, Y.Moriyama.
  • 雑誌名: Diabetes 53 ページ: 998-1006
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Metabotropic glutamate receptor type 4 is involved in autoinhibitory cascade for glucagon secretion by alpha-cells of islet of Langerhans (2004)
  • 著者名/発表者名: Uehara S, Muroyama A, Echigo N, Morimoto R, Otsuka M, Yatsushiro S, Moriyama Y
  • 雑誌名: Diabetes 53 ページ: 998-1006
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Metabotropic Glutamate Receptor Type 4 is Involved in Auto-inhibitory Cascade for Glucagon Secretion by □ Cells of Islet of Langerhans. (2004)
  • 著者名/発表者名: S.Uehara, A.Muroyama, N.Echigo, R.Morimoto, M.Otsuka, S.Yatsushiro, Y.Moriyama.
  • 雑誌名: Diabetes 53 ページ: 998-1006
• [雑誌論文] Co-expression of vesicular glutamate transporters (VGLUT1 and VGLUT2) and their association with synaptic-like microvesicles in rat pinealocytes. (2003)
  • 著者名/発表者名: Morimoto R, Hayashi M, Yatsushiro S, Otsuka M, Yamamoto A, Moriyama Y
  • 雑誌名: J Neurochem 84 ページ: 382-391
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Vesicular inhibitory amino acid transporter is present in glucagon-containing secretory granules in alphaTC6 cells, mouse clonal alpha-cells, and alpha-cells of islets of Langerhans. (2003)
  • 著者名/発表者名: Hayashi M, Otsuka M, Morimoto R, Muroyama A, Uehara S, Yamamoto A, Moriyama Y
  • 雑誌名: Diabetes 52 ページ: 2066-2074
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Co-expression of vesicular glutamate transporters (VGLUT1 and VGLUT2) and their association with synaptic-like microvesicles in rat pinealocytes. (2003)
  • 著者名/発表者名: Morimoto, R., Hayashi, M., Yatsushiro, S., Otsuka, M., Yamamoto, A., Moriyama, Y.
  • 雑誌名: J Neurochem. 84(2) ページ: 382-391
• [雑誌論文] Vesicular inhibitory amino acid transporter is present in glucagon-containing secretory granules inalphaTC6 cells, mouse clonal alpha-cells, alpha-cells of islets of Langerhans. (2003)
  • 著者名/発表者名: Hayashi M, Otsuka M, Morimoto R, Muroyama A, Uehara S, Yamamoto A, Moriyama Y.
  • 雑誌名: Diabetes. 52 ページ: 2066-2074
• [文献書誌] Morimoto, R, Hayashi, M., Yatsushiro, S., Otsuka, M., Yamamoto, A., Moriyama.Y.: "Co-expiession of vesicular glutamate transporters (VGLUT1 and VGLUT2) and their association with synaptic-like microvesides in rat pinealocytes"J Neurochem.. 84(2). 382-391 (2003)
• [文献書誌] Hayashi M, Otsuka M, Morimoto R, Muroyama A, Uehara S.Yamamoto A, Moriyama Y.: "Vesicular inhibitory amino acid transporter is present in glucagon-containing secretory granules in alphaTC6 ceils, mouse clonal alpha-cells, and alpha-cells of islets of Langerhans"Diabetes.. 52. 2066-2074 (2003)
• [文献書誌] S.Uehara, A.Muroyama, N.Echigo, R Morimoto, M.Otsuka, S.Yatsushiro, Y Moriyama: "Metabotropic Glutamate Receptor Type 4 is Involved in Auto-inhibitory Cascade for Glucagon Secretion by a Cells of Islet of Langerhans"Diabetes. 53(In press). (2004)